[发明专利]利用水流例如潮汐、河流等发电的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水流发电装置，该水流发电装置是通过诸如海水的潮汐流或者河流等水流来提供动力。

背景技术

近年来，将可再生的发电替代传统形式的发电用于家用或商用已经戌为焦点。传统形式的发电，例如烧煤的发电站，会释放诸如二氧化碳等大量的污染气体以生产电力。在世界范围内都使用了由太阳、风和水产生的可再生电力，但是在一些国家内并没有得到广泛使用。

那些使用水流作为能量来源以产生电力经常需要一种阻碍天然水流的水坝或者类似的人工建筑。因此建筑花费大且结构需求复杂，并且还可能导致不利的环境影响，例如，由于减慢水流，并且向上游溢流，使得淤积加大。

不使用水坝或者其他人工建筑，而利用水的潮汐流运转的发电系统在整个潮汐周期中会遇到各种不同的水流。以前提出的用于该法的某些系统在潮汐周期内在较低的水速时是无效的，而可能只在不到50％的潮汐周期是有效的。

本发明探索提供一种能够在绝大部分潮汐周期内发电的系统。

发明内容

因此，本发明的一种形式就是提供一种用水流来发电的装置，该装置包括机架、第一涡轮和第二涡轮，其中机架具有进水口和出水口，第一涡轮固定在机架上，以绕着基本垂直的轴进行旋转，第一涡轮具有涡轮轴、一套立式叶片以及叶片角控制机构，而第二涡轮固定在与第一涡轮相邻的机架上，以绕着基本垂直的轴进行旋转，第二涡轮具有涡轮轴、一套立式叶片以及叶片角控制机构，机架适合于固定在水体内部，并且机架要这样设置，使得引入的水流通过入口进入机架，并且主要将其引入两个驱动流，每个驱动流用于每个涡轮，然后，对驱动流进行引导，使其通过出口流出，每个叶片相对于驱动水流的角度都是通过叶片角控制机构进行控制的，因此对引入的水流在预定的旋转方向上存在较大的叶片表面积，以驱动涡轮，而在驱动方向相反的方向上，对引入的水流则具有较小的叶片表面积。

因此，将两个涡轮一个挨着一个进行排列，其叶片角度不同，这使得能够对叶片角度进行设定，即使在潮汐周期的某些部分期间可能遇到的流速减小的时候，也能提供较大的表面积以有效地驱动涡轮。

在一个优选实施例中，两个涡轮连接在一起，同步反向旋转，并且将引入的水流引向每个涡轮的外边缘部分，在这里对水流具有较大的叶片表面积。两个涡轮在其内边缘部分相邻，在这里对引入的水具有较小的叶片表面积。这不仅将引入水在内边缘部分的影响减到最小(并且起到了抵消对外边缘部分影响的作用)，它还起到了防止叶片在该区的两个涡轮之间发生干绕的作用。

优选的是，在进水口内装有偏转板，以将引入的水流导进两个流向机架外端的驱动水流中，装置具有一个或者多个挡板，这些挡板设置为在两个涡轮相邻时限制水流通过机架的中心部分。流向每个涡轮外端的定向驱动水流使得涡轮可以将更多的引入水流接收作为驱动水流。

优选的是，叶片角控制机构有效地控制叶片角，使得在叶片移过机架的中心部分时呈现较小的叶片表面积，以降低作用在中心部分的涡轮上的反向力，并防止两个涡轮的叶片在中心部分发生干绕。

在本发明的一个实施例中，每个叶片都固定在涡轮的叶片支撑结构上，以绕着基本垂直的轴进行枢轴运动，并且叶片角控制机构通过其至少部分运动来有效地控制叶片的这种枢轴运动。优选的是，叶片角控制机构包括行星齿轮系统，该系统具有行星齿轮，行星齿轮与每个叶片的枢轴相连并与和涡轮共轴的固定的中心齿轮相啮合，因此当涡轮转动时，叶片就旋转于枢轴上并改变其角度。

在本发明的另一个实施例中，叶片角控制机构包括导向系统，当涡轮旋转时，该导向系统与叶片相配合。优选的是，每个叶片具有旋转轴，该旋转轴偏离叶片的中心轴，并且导向系统包括固定的导向器，当叶片移向机架的外端时，在涡轮旋转期间通过叶片的内边缘部分啮合导向器，使得在这种运动期间控制叶片角，并且通过因枢轴偏移而产生的作用在叶片上的力，而这种运动期间，叶片的内边缘部分靠着导向器支撑。

更优选的是，叶片通过机架的外端后，其与导向器的啮合就松开了，并通过因其枢轴偏移而作用在叶片上的力，叶片就与水流的方向平行排列。优选的是，每个叶片的内部都包括可与导向器啮合的辊子。

优选的是，导向器或者导向器一部分为延伸到机架的中心部分内的挡板，以限制水流经过那里。更优选的是，导向器通常是圆柱形的，并且从邻近机架的底座处延伸至机架的上部。